CN201622742U - 半导体制冷制热实训装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种半导体制冷制热实训装置，包括有实训台、半导体制冷制热装置、电源控制电路、赛贝克效应演示电路，半导体制冷制热装置设置在实训台上，半导体制冷制热装置包括依次接触连接设置的第一散热器、第一导热片、由多片半导体基片组成的半导体基片组件、第二导热片、第二散热器，第一散热器背离半导体基片组件的一侧设置有绝缘材料构成的封闭空间，半导体基片组件中至少一片半导体基片与电源控制电路电源输出端相连接，至少另一片半导体基片与赛贝克效应演示电路相连接，既能做帕尔帖原理实验，又能演示赛贝克效应；还具有结构简单、无污染、无振动噪声、体积小、运行平稳等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制冷制热实训装置，特别是一种在教学实训中应用的半导体制冷制热实训装置。
背景技术
半导体制冷制热技术自20世纪50年代末发展起来后，因其具有微型化、轻量化、长寿命、无振动、无污染、无噪声、无运动部件、运行平稳、冷却速度和温度可以通过调节电流来控制等独特的优点，有着十分广泛的运用，半导体制冷的研究涉及到很多物理知识，如热学、电磁学、半导体物理，有很好的综合性知识的应用，能体现新材料、新能源等学科特点，而目前的半导体制冷制热技术教学只停留在理论阶段，没有针对半导体制冷制热技术中帕尔帖原理、赛贝克效应的实验实训装置。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种加强对帕尔帖原理和赛贝克效应的理解，达到学以致用的教学效果，结构简单的半导体制冷制热实训装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种半导体制冷制热实训装置，包括有实训台、半导体制冷制热装置、电源控制电路、赛贝克效应演示电路，所述半导体制冷制热装置设置在实训台上，所述半导体制冷制热装置包括依次接触连接设置的第一散热器、第一导热片、由多片半导体基片组成的半导体基片组件、第二导热片、第二散热器，所述第一散热器背离半导体基片组件的一侧设置有绝缘材料构成的封闭空间，所述半导体基片组件中至少一片半导体基片与电源控制电路电源输出端相连接，至少另一片半导体基片与赛贝克效应演示电路相连接。
本实用新型半导体制冷制热实训装置具有至少一个半导体基片与电源控制电路输出端相连接，做帕尔帖原理实验时，电源控制电路的电流输入到半导体基片，根据帕尔帖原理可知第一导热片、第二导热片有温差，封闭空间内可感受到温差的变化，达到制冷或制热的效果，演示了帕尔帖原理。做赛贝克效应实验时，根据帕尔帖原理产生的第一导热片、第二导热片的温差传递给与赛贝克效应演示电路相连接的半导体基片，根据赛贝克效应，赛贝克效应演示电路工作，演示了赛贝克效应；本实用新型还具有结构简单、无污染、无振动噪声、体积小、运行平稳等特点。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
附图说明
图1是本实用新型半导体制冷制热实训装置一种实施例的整体布局示意图；
图2是图1的左视图；
图3是本实用新型半导体制冷制热实训装置的电路图；
图4是图1中半导体制冷制热装置的立体结构图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4所示，一种半导体制冷制热实训装置的具体实施方式，包括有实训台1、半导体制冷制热装置2、电源控制电路、赛贝克效应演示电路，所述半导体制冷制热装置2设置在实训台1上，所述半导体制冷制热装置2包括依次接触相连设置的第一散热器21、第一导热片26、由多若干片半导体基片组成的半导体基片组22、第二导热片27、第二散热器23，所述半导体基片组件22设置在同一平面上，保证第一导热片26、半导体基片组件22、第二导热片27能够依次接触相连设置，有利于热量的传导；所述第一散热器21背离半导体基片组件22一侧设置有绝缘材料构成的封闭空间24，封闭空间24用于保存半导体基片组件22产生的热量；半导体基片组件22中至少有一片半导体基片与电源控制电路电源输出端相连接，至少有另一片半导体基片与赛贝克效应演示电路相连接。至少一片半导体基片与电源控制电路电源输出端相连接，在电源控制电路的直流电输入半导体基片时，根据帕尔帖原理，第一导热片26、第二导热片27有温差，通过第一散热器21的作用封闭空间24内可感受到温差的变化，演示了帕尔帖原理；做赛贝克效应实验时，根据帕尔帖原理产生的第一导热片26、第二导热片27的温差传递给与赛贝克效应演示电路相连接的半导体基片，根据赛贝克效应则赛贝克效应演示电路工作，演示了赛贝克效应。
如图1、图3所示，本实施例的所述实训台1上还设置有操作面板3，所述操作面板3设置有帕尔帖原理图6、赛贝克效应原理图7、半导体制冷制热内部结构示意图8，所述帕尔帖原理图6包括有电源控制电路图及帕尔帖原理结构图，所述赛贝克效应原理图7包括有赛贝克效应演示电路图及赛贝克效应内部结构图，所述帕尔帖原理图6、赛贝克效应原理图7、半导体制冷制热内部结构示意图8相应位置设置有与电源控制电路、赛贝克效应演示电路相连接的电器元件，所述电器元件可以是指示元件、操作元件，如帕尔帖原理图6相应位置设置有可调变压器T的调节开关、整流电路R的输出电压表V1与输出电流表A1、电源控制电路相连接的第一风扇空开S1、与电源控制电路相连接的第二风扇空开S2、与电源控制电路相连接的制冷制热切换开关S3、与电源控制电路相连接的选择开关S4，可调变压器T的调节开关可调节电压，整流电路R的输出电压表V1、输出电流表A1可直观的看电压、电流的变化对制冷、制热效果的影响；第一风扇空开S1控制相连第一风扇25的开与关，第二风扇空开S2控制相连的第二风扇28的开与关，制冷制热切换开关S3通过改变电流方向达到制冷制热切换效果，选择开关S4用于选择做赛贝克效应实验；赛贝克效应原理图7上设置有赛贝克效应演示电路相连接的两个并联且极性相反连接发光二极管L、用于测量第一散热器温度的第一散热器21温度计、用于测量第二散热器温度的第二散热器23温度计，两只发光二极管L用于演示电流产生及电流的方向，第一散热器21温度计、第二散热器23温度计所显示的温度用于演示温差对赛贝克效应的影响。操作面板3设置有帕尔帖原理图6、赛贝克效应原理图7、半导体制冷制热内部结构示意图8，学生可以边做实验观察实验结果，边学习与分析帕尔帖原理图6、赛贝克效应原理图7和半导体制冷制热内部结构示意图8，省去查找资料的麻烦，即时理论联系实际，教学效果好。
如图1、图3所示，本实施例的所述电源控制电路包括有可调变压器T、整流电路R，所述可调变压器T输出端与整流电路R输入端相连接，可调变压器T用于降压，将市电转化为实验用电压等级，整流电路R将交流变为直流供实验用，所述半导体基片组件22由第一半导体基片、第二半导体基片组成，第一半导体基片通过极性切换电路与整流电路R输出端相连接，第二半导体基片与选择电路连接，选择电路与赛贝克效应演示电路、整流电路R输出端相连接，如图3所示，所述极性切换电路包括有制冷制热切换开关S3、与制冷制热切换开关S3串联的继电器KM1，其中继电器KM1设置有一对常开结点和一对常闭接点；如图3所示，所述选择电路包括有选择开关S4、与选择开关S4串联的继电器KM2，其中继电器KM2设置有一对常开结点和一对常闭接点。当选择做帕尔帖原理实验时，选择电路切至与帕尔帖原理实验，整流电路R与第一半导体基片、第二半导体基片连接，半导体基片一面制热、一面制冷，达到制冷或制热的效果，完成了帕尔帖原理实验，同时两片半导体基片都投入使用，实验效果好；当选择做赛贝克效应实验时，选择电路切至与赛贝克效应实验，与整流电路R连接的第一半导体基片工作，此时第一半导体基片一面制热、一面制冷，传导给与其连接的第一导热片26、第二导热片27，第一导热片26与第二导热片27产生温差，第一导热片26与第二导热片27产生的温差提供给第二半导体基片，第二半导体基片两面存在温差产生电流，电流流向赛贝克效应演示电路，完成赛贝克效应实验，第二半导体基片此时用于做赛贝克效应，无需另外设置半导体基片，节省了材料，结构设计巧妙。一种优选方案，所述赛贝克效应演示电路为两个并联且极限相反连接的发光二极管L，当电流方向为正时，一只发光二极管L亮，当电流方向为负时，另一只发光二极管L亮，电流的方向和第一半导体基片的制冷制热有关，发光二极管L只要较小的电动势就能发光，实验效果好，同时具有单向导通性，很好的演示了电流的方向。
做为一种改进，如图1、图4所示，本实施例的第一散热器21背离半导体基片组件22侧设置有第一风扇25，第二散热器23背离半导体基片组件22侧设置有第二风扇28，第一风扇25、第二风扇28设置加速了风了流动，提高了导热效果，有利于缩短学生实验时等待时间，提高实验效率，具有不错的教学效果。
帕尔帖原理：该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的。当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关，即：Qab＝Iπab，其中πab称做导体A和B之间的相对帕尔帖系数，单位为[V]，πab为正值时，表示吸热，反之为放热，由于吸放热是可逆的，所以πab＝-πab，帕尔帖系数的大小取决于构成闭合回路的材料的性质和接点温度，金属材料的帕尔帖效应比较微弱，而半导体材料则要强得多，因而得到实际应用的温差电制冷器件都是由半导体材料制成的。
赛贝克效应：1922年法国人赛贝克发现两种不同导体相连接时，如两个连接点保持不同温度，则在导体中产生一个温差电动势(ES＝SΔT)。
Claims (10)
1.一种半导体制冷制热实训装置，其特征是包括有实训台(1)、半导体制冷制热装置(2)、电源控制电路、赛贝克效应演示电路，所述半导体制冷制热装置(2)设置在实训台(1)上，所述半导体制冷制热装置(2)包括依次接触连接设置的第一散热器(21)、第一导热片(26)、由多片半导体基片组成的半导体基片组件(22)、第二导热片(27)、第二散热器(23)，所述第一散热器(21)背离半导体基片组件(22)的一侧设置有绝缘材料构成的封闭空间(24)，所述半导体基片组件(22)中至少一片半导体基片与电源控制电路电源输出端相连接，至少另一片半导体基片与赛贝克效应演示电路相连接。
2.根据权利要求1所述的半导体制冷制热实训装置，其特征是所述实训台(1)上还设置有操作面板(3)，所述操作面板(3)上设置有帕尔帖原理图(6)、赛贝克效应原理图(7)和半导体制冷制热内部结构示意图(8)，所述帕尔帖原理图(6)、赛贝克效应原理图(7)和半导体制冷制热内部结构示意图(8)相应位置设置有与电源控制电路、赛贝克效应演示电路(5)相连接的电器元件。
3.根据权利要求1或2所述的半导体制冷制热实训装置，其特征是所述半导体基片组件(22)由第一半导体基片、第二半导体基片组成，所述第一半导体基片与整流电路(R)的输出端相连接，所述第二半导体基片与选择电路连接，所述选择电路分别与赛贝克效应演示电路、整流电路(R)的输出端相连接。
4.根据权利要求1或2所述的半导体制冷制热实训装置，其特征是所述第一散热器(21)背离半导体基片组(22)一侧设置有第一风扇(25)，第二散热器(23)背离半导体基片组(22)一侧设置有第二风扇(28)。
5.根据权利要求3所述的半导体制冷制热实训装置，其特征是第一散热器(21)背离半导体基片(22)一侧设置有第一风扇(25)，第二散热器(23)背离半导体基片(22)一侧设置有第二风扇(28)。
6.根据权利要求4所述的半导体制冷制热实训装置，其特征是所述帕尔帖原理图(6)上相应位置设置有与电源控制电路相连接的第一风扇空开(S1)、与电源控制电路相连接的第二风扇空开(S2)、与电源控制电路相连接的制冷制热切换开关(S3)、可调变压器(T)的调节开关、用于测量整流电路(R)输出电压的输出电压表(V1)、用于测量整流电路(R)输出电流的输入电流表(A1)，所述赛贝克效应原理图(7)设置有与赛贝克效应演示电路相连接的发光二极管(L)、用于测量第一散热器温度的第一散热器(21)温度计、用于测量第二散热器温度的第二散热器(23)温度计。
7.根据权利要求5所述的半导体制冷制热实训装置，其特征是所述帕尔帖原理图(6)上相应位置设置有与电源控制电路相连接的第一风扇空开(S1)、与电源控制电路相连接的第二风扇空开(S2)、与电源控制电路相连接的制冷制热切换开关(S3)、可调变压器(T)的调节开关、用于测量整流电路(R)输出电压的输出电压表(V1)、用于测量整流电路(R)输出电流的输入电流表(A1)，所述赛贝克效应原理图(7)设置有与赛贝克效应演示电路相连接的发光二极管(L)、用于测量第一散热器温度的第一散热器(21)温度计、用于测量第二散热器温度的第二散热器(23)温度计。
8.根据权利要求3所述的半导体制冷制热实训装置，其特征是所述电源控制电路包括有可调变压器(T)、整流电路(R)，所述可调变压器(T)的输出端与整流电路(R)的输入端相连接，所述赛贝克效应演示电路(5)为两个并联且极性相反连接的发光二极管(L)，所述第一半导体基片通过极性切换电路与整流电路(R)的输出端相连接。
9.根据权利要求5所述的半导体制冷制热实训装置，其特征是所述电源控制电路包括有可调变压器(T)、整流电路(R)，所述可调变压器(T)的输出端与整流电路(R)的输入端相连接，所述赛贝克效应演示电路(5)为两个并联且极性相反连接的发光二极管(L)，所述第一半导体基片通过极性切换电路与整流电路(R)的输出端相连接。
10.根据权利要求7所述的半导体制冷制热实训装置，其特征是所述电源控制电路包括有可调变压器(T)、整流电路(R)，所述可调变压器(T)的输出端与整流电路(R)的输入端相连接，所述赛贝克效应演示电路(5)为两个并联且极性相反连接的发光二极管(L)，所述第一半导体基片通过极性切换电路与整流电路(R)的输出端相连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN106097847A (zh) * | 2016-07-30 | 2016-11-09 | 陕西师范大学 | 透明固体材料导热过程光学观测装置与实验演示方法 |
| CN106297502A (zh) * | 2016-07-30 | 2017-01-04 | 陕西师范大学 | 热阻与导热速度关系的实时可视化实验装置及实验方法 |
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Date of cancellation: 20160331 Granted publication date: 20101103 Pledgee: Bank of Communications Ltd Wenzhou Yongjia branch Pledgor: Zhejiang Yalong Education Equipment Co., Ltd. Registration number: 2014990000049 |
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